赛教融合和CDIO下测控专业人才培养模式探索
刘理胡宏伟易可夫
［摘要］随着智能制造和机器人产业发展，我国大部分高校测控专业将面临测控专业招生能力不足以及测控专业教学内容已无法满足产业发展对人才需求的入口出口双重挤压。通过对长沙理工大学测控专业的研究，给出了测控专业在新工科背景下，从赛教融合和CDIO实践两个维度进行改革探索的经验。研究结果对基于新工科的测控专业创新人才培养模式改革，具有一定的经验借鉴作用和现实意义。
［关键词］新工科；测控专业；赛教融合；实践平台；CDIO
［基金项目］2021年度长沙理工大学教学改革研究金课项目“线上线下混合传感器原理与应用课程”（2021046-43）；2021年度长沙理工大学教改课题“‘网络化测控技术课程研究性教学方法探索与实践”（XJG21-102）；2019年度湖南省教育厅科学研究项目“互扰博弈环境下人在回路的人车混合控制策略研究”（19C0036）
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）10-0105-04［收稿日期］2022-06-06
随着“工业4.0”、新工科各种概念和蓝图的推出，国家对工科教育提出了新的目标和要求，其中核心的需求就是在人才培养中激发创新能力和实践能力［1］。在传统测控技术与仪器专业的本科培养计划的实践过程中存在各种问题和矛盾，例如，测控专业的学科交叉性强和知识覆盖面广与本科培养计划体量有限、培养资源不充分之间的矛盾，教学内容重理论重基础轻实践的问题，课程体系广但深度和协调性不足的问题，师资力量不足且不平衡的问题［2-4］。再加上优势学科多层次多范围对测控专业在各类资源上的挤压（如控制、电子、车辆、机械学科），测控专业的教学和实践的发展长时间处于低速甚至停滞状态。测控专业建设和改革研究从多个方面（例如理论和实践课程体系、实践平台、创新实验班、CDIO实验班、学科竞赛、本科生科研项目以及各个课程上的教学内容和改革、毕业设计）都进行了大量的探索和实验［5-8］。这些都证明了学科竞赛在促进学生实践能力方面的巨大作用，而CDIO工程教育的探索和实践进一步加强学校层面在工程教育和实践能力方面的领导和资源整合作用［9-10］。
本文介绍在新工科背景下，基于各类学科竞赛和CDIO理念，建立全流程融入学科竞赛的课堂案例教学、课程设计、实训课程、学科竞赛培训课程的四级教学和实践体系，以及基于专业课程实验室、学院CIDO实验室、学校创新创业培训中心的三级实践平台，在有限资源情况下高效高质量的培养测控专业学生的创新精神、工程实践能力、团队合作能力。
一、四级教学和实践训练体系
充分利用现有的课程体系和教师资源，依托专业教师、学生团队和竞赛辅导团队三个队伍，建立阶梯式的课堂案例教学、课程设计、实训课程、学科竞赛培训课程的四级教学和实践训练体系。如图1，体系包括四个阶段。
第一阶段，依托现有课程体系和专业教师，教师将现有的各类学科竞赛的作品融入课堂教学。教师在课堂中以案例方式充分讲解学科竞赛作品的系統原理、功能以及基本参数。学生在课堂学习的同时，加强理论到实践的过程认知和初步了解系统的功能和制作流程。进一步，在课程的课内实验模块加入对学科竞赛作品的相关模块，并进行基本数据采集和参数调试或者进行仿真分析。这一阶段主要锻炼学生的初步创新认知和实践能力。
第二阶段，仍然依托现有课程体系和专业教师，教师将现有的各类学科竞赛的作品，融入实践教学过程中。教师将学科竞赛作品进行分解，并结合单独的综合课程设计课程、综合实验课程或者理论课程的大课程设计实现学生对学科竞赛作品整体原理的理解和掌握，以及系统方案设计，并实现分模块或者整体复现性制作。这一阶段主要锻炼学生的创新能力和实践能力、独立工作能力和团队协作意识。
第三阶段，依托现有竞赛辅导教师和专业教师，根据各类学科竞赛、企业和科研创新创业项目设立各种综合性项目，并融入独立实践课程、实训实习项目。教师根据赛题和项目的需求，给出从设计、制作、加工、仪器测试整个流程。结合具体学科竞赛规则、项目技术规范和资源分配和限制，学生将在实训课程中内了解系统的需求、完成系统设计仿真以及基础模块和系统的测试和验证工作，并分析各个系统的性能和进一步的优化工作。这一阶段主要锻炼学生解决实际问题的能力，训练学生的基本职业规划和职业技能。
第四阶段，依托现有竞赛辅导教师和学生竞赛团队，根据各类学科竞赛、企业和科研创新创业项目完成赛题和系统，并进行实物验证。竞赛辅导教师根据赛题和项目的需求，在创新创业课程或者第二课堂上进行基本的项目认知培训。学生竞赛团队在辅导教师的指导下，在双创课程课堂时间和课余时间完成整个系统的软硬件制作和调试，以及基本文档材料的准备。这一阶段主要锻炼压力环境下，学生解决系统问题的能力与团